空気亜鉛電池とリチウム-使用法と違い

空気亜鉛電池は、金属空気電池に分類されます。それらは、空気中の酸素で亜鉛を酸化することによって動力を供給される電池であり、高いエネルギー密度を持っています。セルは安価に製造でき、補聴器で使用される非常に小さなボタンセルから、フィルムカメラで使用される大きなボタンセルまで、さまざまなサイズがあります。巨大な空気亜鉛電池は、電気自動車の推進力などのより大きな発明の製造や、ソーラーシステムなどのグリッドスケールのエネルギー貯蔵にも適用されます。

これらの電池は、通常、電解質と亜鉛顆粒の間の接触を維持するためにゲル化剤を含む電解質と混合された、粒状粉末/亜鉛で作られたアノードで構成されています。陰極が空気と反応して酸化物を形成し、それが反応を完了して必要なエネルギーを生成します。

それらがどのように機能するか

放電中、ある量の亜鉛粒子が多孔質アノードを形成し、通常は電解質で飽和します。空気中に存在する酸素は、カソードで反応してヒドロキシルイオンを形成し、次にアノードで亜鉛に移動して亜鉛酸塩を形成します。反応は、亜鉛酸塩が酸化亜鉛に分解し、水が電解質に戻る間、カソードに移動して戻る電子を放出する傾向があります。アノードで生成された水とヒドロキシルはカソードでリサイクルされるため、無駄が少なくなります。この反応は、理論上の1.65Vを生成すると言われていますが、後で利用可能なセルで1.4Vに低下します。

通常、空気亜鉛電池には、燃料電池/電池に存在するいくつかの特性があります。亜鉛は通常燃料であり、セル内の反応速度は空気の流れを変えることで制御できます。また、アノードの酸化亜鉛ペーストを新しいペーストと交換することができます。これらの電池は、かつてフィルムカメラで使用されていた水銀電池の代わりに使用されてきましたが、寿命が短いことが証明されています。しかし、電気自動車への展開や大規模なソアシステムでの彼らの将来は明るいようです。

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空気亜鉛電池の種類

業界には3種類の空気亜鉛電池があり、一次非充電式電池、二次充電式電池、機械式充電式空気亜鉛電池があります。

1.一次空気亜鉛電池

これらは、充電できない空気亜鉛電池です。したがって、すべての容量を使い果たしたら、適切に廃棄する必要があります。一次電池は、約1Ahのボタン設計で製造されており、さまざまなポータブルデバイス用にプリズム形状で提供されます。その他の方法では、約5〜30Ahの容量で製造されます。空気亜鉛電池のハイブリッドセルカソードに関して言えば、二酸化マンガンは通常、高いピーク電流への道を開くために導入されます。

空気亜鉛ボタン電池は通常非常に効果的ですが、さまざまな理由により、その構造や構成をはるかに大きなサイズの空気亜鉛電池に拡張または拡張することはできません。これらの理由には、空気拡散性能、熱放散、およびリークの問題が含まれます。プリズムセルを積み重ねて1つの大きなバッテリーを形成することは、バッテリー内に空気チャネルが必要であり、圧縮されたスタックに空気を強制的に通すためにファンが必要になる場合があるため、困難な場合があります。

1.二次空気亜鉛電池

これらは充電式の空気亜鉛電池であるため、容量を使い果たしたら、いつでも充電器に接続して最大容量に戻すことができます。これらの空気亜鉛電池は、厳密に制御するために、水ベースの電解質から得られる亜鉛沈殿を必要とします。しかし、これらのタイプの空気亜鉛電池が直面するさまざまな問題があり、それらには、デンドライトの形成、亜鉛の不均一な溶解、およびさまざまな電解質への限られた溶解性が含まれます。

カソードで見られる反応を電気的に逆転させて、放電反応副生成物から酸素を生成することは、どういうわけか困難です。これらのセルの充電電圧も放電電圧よりもはるかに高いため、50％という低いサイクルエネルギー効率が得られます。二次空気亜鉛電池は、通常の一次空気亜鉛電池と比較して、はるかに低い材料費と高い比エネルギーを提供します。

2.機械式空気亜鉛電池の充電

これらのシステムは、空気亜鉛電池の電極を機械的に置き換える傾向があるため、再生可能な一次電池として動作します。それらはまた、反応物を補充するために亜鉛粉末および／または他の科学的方法を利用する傾向がある。空気亜鉛電池の機械的充電システムは、電気自動車で使用されています。二次空気亜鉛電池に対するそれらの利点には、エネルギーと電力コンポーネントの分離が含まれ、さまざまな充電率とエネルギー容量要件に対応する柔軟なプラットフォームを提供します。

リチウム電池には亜鉛が使われていますか？

ほとんどの場合、亜鉛は錆を防ぐ鉄のような他の金属を亜鉛メッキするために使用されます。また、亜鉛は真ちゅうやアルミニウムなどの合金に使用できます。これらの合金のいくつかは、セル内のさまざまなコンポーネントでさまざまなリチウム電池の製造に使用されます。そのため、亜鉛はさまざまなバージョンのリチウム電池の製造に使用されています。

空気亜鉛電池とリチウムの違いは何ですか？

リチウム電池は、アノード材料として金属リチウムを使用する一次電池であり、リチウム金属電池と呼ばれます。彼らはまた、有機溶媒に溶解されたリチウム塩で陰極として二酸化マンガンを使用します。空気亜鉛電池に関しては、アノードに亜鉛粉末を使用しており、金属空気電池と見なされます。それらはリチウム電池よりも高いエネルギー密度を提供し、より環境に優しいです。

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空気亜鉛電池はリチウム電池に取って代わることができますか？

非充電式空気亜鉛電池は、リチウム電池を含む他の種類の電池と比較して、密度と比エネルギー比がはるかに高い傾向があります。これは、大気が電池の反応物の1つであり、豊富に利用できるためです。空気は通常、バッテリーに同梱されていないため、アノードの亜鉛が多くなり、指定された重量または体積の容量が増加します。空気亜鉛電池は、空気を遮断して適切な温度で保管するために密閉されている場合、貯蔵寿命も長くなります。

そのため、空気亜鉛電池は間違いなくリチウム電池に取って代わることができますが、セルの再充電が難しいため、まだ課題に取り組んでいません。

結論

空気亜鉛電池の普及は、これまでのところ、充電が少し難しいことがわかっているため、遅れています。これは、充電/放電サイクル中に効率的に酸素を還元および生成する電極触媒が存在しないためです。しかし、この問題を克服するために徹底的な研究が進行中であり、まもなく市場でリチウム電池の実行可能な代替品が得られる可能性があります。